專利名稱：基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口空氣的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)馔钙?簡(jiǎn)稱透平)組成。壓氣機(jī)連續(xù)地從大氣 中吸入空氣并將其壓縮。壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃 氣，隨即流入透平中膨脹作功，推動(dòng)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，余功作為燃?xì)廨啓C(jī) 的輸出機(jī)械功并可產(chǎn)生電力。從燃燒室到透平進(jìn)口的燃?xì)鉁囟确Q為燃?xì)獬鯗?。初溫越高?平出功越多，燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功就越大。為充分利用燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱，一般在燃?xì)廨啓C(jī) 后部設(shè)置余熱回收裝置(用于產(chǎn)生蒸汽做功等)，最后燃?xì)庠趇ocrc左右被排放。由于燃?xì)廨啓C(jī)是恒體積流量的動(dòng)力設(shè)備，流過的空氣質(zhì)量取決于空氣密度，氣溫 越高，密度越低，致使吸入壓氣機(jī)的空氣質(zhì)量流量減少，機(jī)組的作功能力隨之變小。另外，壓 氣機(jī)的耗功量隨吸入空氣的熱力學(xué)溫度成正比變化，即大氣溫度升高時(shí)，壓氣機(jī)耗功增加， 燃?xì)廨啓C(jī)的凈出力減小，效率下降。據(jù)研究，環(huán)境溫度每升高rc，最大可導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)額定 發(fā)電能力下降1%。而環(huán)境溫度較高的季節(jié)與時(shí)段，一般正是電力需求的高峰時(shí)期，這造成 在電力價(jià)值最高的時(shí)候，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電出力反而下降，這勢(shì)必影響到燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)的 經(jīng)濟(jì)性。采用冷卻技術(shù)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)入口空氣進(jìn)行冷卻，在夏季尖峰負(fù)荷期間能提高聯(lián)合循 環(huán)電站的發(fā)電能力，是解決上述問題的主要方法，可帶來具有較高的節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益。 一般而言，入口空氣冷卻溫度越低，燃?xì)廨啓C(jī)性能改善越大。目前，進(jìn)氣冷卻技術(shù)主要有兩 類一類是間接接觸式制冷，以除去進(jìn)氣的顯熱和潛熱，如溴化鋰吸收機(jī)冷卻或電制冷冷水 機(jī)組冷卻；另一類是直接接觸制冷，以除去進(jìn)氣顯熱，如蒸發(fā)冷卻方法。在蒸發(fā)冷卻過程 中，水不斷噴向空氣，濕空氣相對(duì)濕度不斷提高，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)，蒸發(fā)降溫過程停 止。蒸發(fā)冷卻方法系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低。但是，蒸發(fā)冷卻后壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度 只能接近，卻永遠(yuǎn)也達(dá)不到環(huán)境濕球溫度，受環(huán)境濕度及水溫影響較大，一般多用于高溫、 干燥的地區(qū)，對(duì)高溫、高濕的地區(qū)作用有限。溶液除濕系指采用具有調(diào)濕功能的鹽溶液(如溴化鋰)為工作介質(zhì)，利用鹽溶液 的吸濕和放濕特性來達(dá)到對(duì)濕空氣進(jìn)行干燥的目的。它使用濃溶液對(duì)空氣進(jìn)行除濕，除濕 處理之后得到的稀溶液進(jìn)行再生處理。由于對(duì)稀溶液進(jìn)行溶液再生所需的溫度較低(溶液 再生只需要> 70°C的低溫?zé)崴?，這就為利用燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的低濕排氣進(jìn)行溶液再生提供 了可能。在溶液除濕過程中，主要消耗的是溶液再生的熱能，另外消耗少量的電能用于溶液 泵等輸配系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置，用以在 高溫、高濕條件下提高燃?xì)廨啓C(jī)效率和比功。[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置，包括燃?xì)廨啓C(jī)、余熱回收裝置；其還 包括溶液除濕器、水蒸發(fā)冷卻器、水滴過濾器、煙氣熱水換熱器、溶液熱水換熱器、溶液再生 器；其中，余熱回收裝置的燃?xì)廨敵龆伺c煙氣熱水換熱器熱燃?xì)廨斎攵诉B接；燃?xì)廨啓C(jī)排氣 由煙氣熱水換熱器的燃?xì)廨敵龆伺懦?；煙氣熱水換熱器的水輸出端與溶液熱水換熱器的水 輸入端連接；煙氣熱水換熱器的水輸入端與溶液熱水換熱器的水輸出端連接；溶液熱水換 熱器的溶液輸入端與稀溶液泵的輸出端連接；溶液熱水換熱器的溶液輸出端與溶液再生器 的溶液輸入端連接；溶液再生器的溶液輸出端與濃溶液泵的輸入端連接；用于除濕的空氣 由溶液再生器的空氣輸入端進(jìn)入，由空氣輸出端排出，至溶液除濕器的空氣輸入端；濃溶液 泵的輸出端與溶液除濕器的濃溶液輸入端連接；溶液除濕器的稀溶液輸出端與稀溶液泵的 輸入端連接；溶液除濕器的一輸出端與冷卻溶液泵的輸入端連接，冷卻溶液泵的輸出端與 溶液除濕器的一輸入端連接，形成冷卻水循環(huán)；溶液除濕器的干燥空氣輸出端與水蒸發(fā)冷卻器的空氣輸入端連接；水蒸發(fā)冷卻器 的空氣輸出端與水滴過濾器的輸入端連接；用于蒸發(fā)冷卻的水由水蒸發(fā)冷卻器的水輸入端 進(jìn)入，未蒸發(fā)的水由水蒸發(fā)冷卻器的水輸出端排出；水滴過濾器的輸出端與壓氣機(jī)輸入端 連接；壓氣機(jī)輸出端與燃燒室空氣輸入端連接。所述的裝置，其還包括溶液冷水換熱器、冷卻水泵、冷卻水塔；其中，溶液除濕器的 一輸出端與冷卻溶液泵的輸入端連接；冷卻溶液泵的輸出端與溶液冷水換熱器的溶液輸入 端連接；溶液冷水換熱器的溶液輸出端與溶液除濕器的一輸入端連接；冷卻溶液泵的水輸 出端與冷卻水泵的輸入端連接；冷卻水泵的輸出端與冷卻水塔的水輸入端連接；冷卻水塔 的水輸出端與溶液冷水換熱器的水輸入端連接。本實(shí)用新型能有效克服直接接觸式噴水蒸發(fā)冷卻技術(shù)受環(huán)境濕度影響較大的問 題，對(duì)在高溫高濕地區(qū)應(yīng)用的燃?xì)廨啓C(jī)提高性能作用明顯。

圖1是本實(shí)用新型的基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置流程示意圖；圖2是本實(shí)用新型的基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置具體實(shí)施例的示意 圖；其中水蒸發(fā)冷卻器1、水滴過濾器2、壓氣機(jī)3、燃燒室4、透平5、發(fā)電機(jī)或負(fù)荷6、燃?xì)?輪機(jī)排氣余熱回收裝置7、煙氣熱水換熱器8、溶液熱水換熱器9、溶液再生器10、濃溶液泵 11、稀溶液泵12、溶液除濕器13、冷卻溶液泵14、溶液冷水換熱器15、冷卻水泵16、冷卻塔 17。
具體實(shí)施方式
見圖1，是本實(shí)用新型的基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置流程示意圖在 原有的燃?xì)廨啓C(jī)及余熱回收裝置組成的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)后部設(shè)有煙氣熱水換熱器，回收燃?xì)?輪機(jī)循環(huán)排氣中的低溫余熱在煙氣熱水換熱器產(chǎn)生> 70°C的熱水，燃?xì)廨啓C(jī)排氣排入大 氣；熱水在溶液熱水換熱器中將由溶液除濕器送來的稀溶液加熱；稀溶液升溫后進(jìn)入溶 液再生器，在溶液再生器中與室外空氣接觸，向空氣釋放出水分，實(shí)現(xiàn)濃縮再生；濃溶液送入溶液除濕器與濃溶液直接接觸，空氣中的水 分被濃溶液吸收，變成足夠干燥的空氣(含濕量8 9g/kg空氣)；溶液除濕器中的溶液由 冷卻水換熱冷卻；冷卻水送往冷卻塔，經(jīng)冷卻的冷卻水再送往溶液冷水換熱器；由溶液除 濕器出來的干燥空氣進(jìn)入水蒸發(fā)冷卻器；由水蒸發(fā)冷卻器出來的經(jīng)過冷卻的空氣進(jìn)入水滴 過濾器，然后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)。本實(shí)用新型將燃?xì)廨啓C(jī)及其循環(huán)、低品位余熱回收、溶液除濕技術(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣 蒸發(fā)冷卻技術(shù)有機(jī)集成，形成利用燃?xì)廨啓C(jī)低品位熱量驅(qū)動(dòng)溶液除濕、再利用蒸發(fā)冷卻技 術(shù)實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻的方法，在高溫高濕地區(qū)提高燃?xì)廨啓C(jī)效率和功率的效果大幅超 越了簡(jiǎn)單的直接接觸式噴水蒸發(fā)冷卻技術(shù)方案。本實(shí)用新型的基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置，在環(huán)境溫度為35°C、相對(duì) 濕度為80%的條件下，假定燃?xì)獬鯗?、壓氣機(jī)壓比和部件效率相同且在水蒸發(fā)冷卻器(1) 中空氣加濕到相對(duì)濕度95%，較不采取任何冷卻措施，采用簡(jiǎn)單的蒸發(fā)冷卻方法使燃?xì)廨?機(jī)的功率提高約1. 8 2. 2%、效率提高約0. 5 1. 8%;而采用本實(shí)用新型的基于溶液除濕 的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置，可使燃?xì)廨啓C(jī)的功率提高約11. 0 15. 0%、效率提高約3. 0 7. 0%。功率和效率提高的幅度因燃?xì)廨啓C(jī)、環(huán)境條件等而異，但本實(shí)用新型的適用 性不受 燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)、容量的限制。本實(shí)用新型的基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置包括以下技術(shù)環(huán)節(jié)1)余 熱回收回收燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)排氣中的低溫余熱，在煙氣熱水換熱器產(chǎn)生> 70°C的熱水；2) 溶液除濕熱水做為溶液再生器的熱源，驅(qū)動(dòng)整套溶液除濕裝置運(yùn)行，干燥進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的 空氣，同時(shí)采用冷卻水帶走溶液除濕器中除濕過程產(chǎn)生的熱量，避免經(jīng)干燥的空氣溫度上 升影響整個(gè)的進(jìn)氣冷卻效果；3)蒸發(fā)冷卻干燥空氣進(jìn)入水蒸發(fā)冷卻器，通過水的蒸發(fā)，達(dá) 到降低空氣溫度的效果；4)水滴過濾經(jīng)過冷卻的空氣進(jìn)入水滴過濾器，除卻空氣中夾帶 的水滴，減少水滴對(duì)壓氣機(jī)的損害。燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的技術(shù)環(huán)節(jié)則包括1)濕空氣壓縮濕空 氣流經(jīng)壓氣機(jī)升壓，流程終端為溫度和壓力均高于環(huán)境狀態(tài)的壓縮空氣；2)燃燒升溫在 燃燒室吸收燃料釋放的熱量；3)燃?xì)馀蛎涀龉Ω邷馗邏喝細(xì)庠谕钙街信蛎涀龉Γ禍亟?壓；4)余熱回收透平出口帶有余熱的燃?xì)馔ㄟ^余熱回收裝置產(chǎn)生高/中/低壓熱水或者 蒸汽；5)燃?xì)庵苯优畔虼髿?。本?shí)用新型的基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置的理論依據(jù)及原理是1) 溶液除濕當(dāng)溶液濃度較低時(shí)，溶液的表面蒸汽壓高于周圍空氣的水蒸氣分壓時(shí)，溶液中的 液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)進(jìn)入空氣中，溶液被濃縮再生；當(dāng)溶液濃度較高時(shí)，溶液的表面蒸汽壓低于 周圍空氣的水蒸氣分壓時(shí)，空氣中水變?yōu)橐簯B(tài)進(jìn)入溶液中，空氣被除濕；2)蒸發(fā)冷卻蒸發(fā) 冷卻過程是一個(gè)定焓過程，它利用水的蒸發(fā)潛熱，在飽和絕熱的過程中，將入口空氣從干球 溫度降低到接近濕球溫度，達(dá)到降低空氣溫度的效果。由于在蒸發(fā)冷卻器之前設(shè)有溶液除 濕器，通過蒸發(fā)冷卻過程，空氣可以被冷卻到更低的溫度；3)進(jìn)氣冷卻提高燃?xì)廨啓C(jī)性能 壓氣機(jī)入口空氣溫度降低，空氣密度增加，吸入壓氣機(jī)的空氣流量增加，機(jī)組的作功能力隨 之增加；另外，壓氣機(jī)的耗功量隨吸入空氣的熱力學(xué)溫度成正比變化，即大氣溫度降低，壓 氣機(jī)耗功減小，燃?xì)廨啓C(jī)的凈出力增加，機(jī)組效率隨之提高。下面結(jié)合圖2舉例對(duì)本實(shí)用新型作更詳細(xì)的描述結(jié)合圖2，基于溶液除濕的燃?xì)?輪機(jī)進(jìn)氣冷卻裝置的組成包括用于燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻的溶液除濕器13、水蒸發(fā)冷卻器1、
5水滴過濾器2、煙氣熱水換熱器8、溶液熱水換熱器9、溶液再生器10、濃溶液泵11、稀溶液泵 12、冷卻溶液泵14、溶液冷水換熱器15、冷卻水泵16、冷卻塔17，以及原有的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán) 部件壓氣機(jī)3、燃燒室4、透平5、發(fā)電機(jī)或負(fù)荷6和燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱回收裝置7。裝置的連接方式為作為燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì)的空氣首先進(jìn)入溶液除濕器13 ；溶液除濕 器13的干燥空氣輸出端與水蒸發(fā)冷卻器1的空氣輸入端連接；水蒸發(fā)冷卻器1的空氣輸出 端與水滴過濾器2的輸入端連接；用于蒸發(fā)冷卻的水由水蒸發(fā)冷卻器1的水輸入端進(jìn)入，未 蒸發(fā)的水由水蒸發(fā)冷卻器1的水輸出端排出；水滴過濾器2的輸出端與壓氣機(jī)3輸入端連 接；壓氣機(jī)3輸出端與燃燒室4空氣輸入端連接；用于加熱空氣的燃料由燃燒室4燃料輸 入端進(jìn)入；燃燒室4輸出端與透平5輸入端連接；透平5燃?xì)廨敵龆伺c余熱回收裝置7輸 入端連接；燃?xì)廨啓C(jī)透平5膨脹功扣除壓氣機(jī)3壓縮功之后的余功推動(dòng)發(fā)電機(jī)或負(fù)荷6運(yùn) 轉(zhuǎn)；余熱回收裝置7的燃?xì)廨敵龆伺c煙氣熱水換熱器8熱燃?xì)廨斎攵诉B接；燃?xì)廨啓C(jī)排氣 由煙氣熱水換熱器8的燃?xì)廨敵龆伺懦?；煙氣熱水換熱器8的水輸出端與溶液熱水換熱器 9的水輸入端連接；煙氣熱水換熱器8的水輸入端與溶液熱水換熱器9的水輸出端連接；溶 液熱水換熱器9的溶液輸入端與稀溶液泵12的輸出端連接；溶液熱水換熱器9的溶液輸出 端與溶液再生器10的溶液輸入端連接；溶液再生器10的溶液輸出端與濃溶液泵11的輸入 端連接；用于除濕的空氣由溶液再生器10的空氣輸入端進(jìn)入，由空氣輸出端排出；濃溶液 泵11的輸出端與溶液除濕器13的濃溶液輸入端連接；溶液除濕器13的稀溶液輸出端與稀 溶液泵的輸入端連接；溶液除濕器13的一輸出端與冷卻溶液泵14的輸入端連接；冷卻溶 液泵14的輸出端與溶液冷水換熱器15的溶液輸入端連接；溶液冷水換熱器15的溶液輸出 端與溶液除濕器13的一輸入端連接；冷卻溶液泵14的水輸出端與冷卻水泵16的輸入端連 接；冷卻水泵16的輸出端與冷卻水塔17的水輸入端連接；冷卻水塔17的水輸出端與溶液 冷水換熱器15的水輸入端連接。煙氣熱水換熱器8回收燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)排氣中的低溫余熱并產(chǎn)生> 70°C的熱水；熱 水在溶液熱水換熱器9中將稀溶液泵12送來的稀溶液加熱；稀溶液升溫后進(jìn)入溶液再生器 10，在溶液再生器10中與室外空氣接觸并向空氣釋放出水分，實(shí)現(xiàn)濃縮再生；濃溶液由濃 溶液泵11送往溶液除濕器13 ；進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣首先進(jìn)入溶液除濕器13與濃溶液直接 接觸，空氣中的水分被濃溶液吸收，變成干燥空氣；溶液除濕器13底部的溶液不斷由冷卻 溶液泵14泵入溶液冷水換熱器15，與冷卻水換熱冷卻；冷卻水由冷卻水泵16送往冷卻塔 17進(jìn)行冷卻；由溶液除濕器13出來的干燥空氣進(jìn)入水蒸發(fā)冷卻器1 ；由水蒸發(fā)冷卻器1出 來的經(jīng)過冷卻的空氣進(jìn)入水滴過濾器2，然后進(jìn)入壓氣機(jī)3。
權(quán)利要求一種基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置，包括燃?xì)廨啓C(jī)、余熱回收裝置(7)；其特征是還包括溶液除濕器(13)、水蒸發(fā)冷卻器(1)、水滴過濾器(2)、煙氣熱水換熱器(8)、溶液熱水換熱器(9)、溶液再生器(10)；其中，余熱回收裝置(7)的燃?xì)廨敵龆伺c煙氣熱水換熱器(8)熱燃?xì)廨斎攵诉B接；燃?xì)廨啓C(jī)排氣由煙氣熱水換熱器(8)的燃?xì)廨敵龆伺懦觯粺煔鉄崴畵Q熱器(8)的水輸出端與溶液熱水換熱器(9)的水輸入端連接；煙氣熱水換熱器(8)的水輸入端與溶液熱水換熱器(9)的水輸出端連接；溶液熱水換熱器(9)的溶液輸入端與稀溶液泵(12)的輸出端連接；溶液熱水換熱器(9)的溶液輸出端與溶液再生器(10)的溶液輸入端連接；溶液再生器(10)的溶液輸出端與濃溶液泵(11)的輸入端連接；用于除濕的空氣由溶液再生器(10)的空氣輸入端進(jìn)入，由空氣輸出端排出，至溶液除濕器(13)的空氣輸入端；濃溶液泵(11)的輸出端與溶液除濕器(13)的濃溶液輸入端連接；溶液除濕器(13)的稀溶液輸出端與稀溶液泵(12)的輸入端連接；溶液除濕器(13)的一輸出端與冷卻溶液泵(14)的輸入端連接，冷卻溶液泵(14)的輸出端與溶液除濕器(13)的一輸入端連接，形成冷卻水循環(huán)；溶液除濕器(13)的干燥空氣輸出端與水蒸發(fā)冷卻器(1)的空氣輸入端連接；水蒸發(fā)冷卻器(1)的空氣輸出端與水滴過濾器(2)的輸入端連接；用于蒸發(fā)冷卻的水由水蒸發(fā)冷卻器(1)的水輸入端進(jìn)入，未蒸發(fā)的水由水蒸發(fā)冷卻器(1)的水輸出端排出；水滴過濾器(2)的輸出端與壓氣機(jī)(3)輸入端連接；壓氣機(jī)(3)輸出端與燃燒室(4)空氣輸入端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是還包括溶液冷水換熱器(15)、冷卻水泵(16)、 冷卻水塔(17)；其中，溶液除濕器(13)的一輸出端與冷卻溶液泵(14)的輸入端連接；冷卻 溶液泵(14)的輸出端與溶液冷水換熱器(15)的溶液輸入端連接；溶液冷水換熱器(15)的 溶液輸出端與溶液除濕器(13)的一輸入端連接；冷卻溶液泵(14)的水輸出端與冷卻水泵(16)的輸入端連接；冷卻水泵(16)的輸出端與冷卻水塔(17)的水輸入端連接；冷卻水塔(17)的水輸出端與溶液冷水換熱器(15)的水輸入端連接。
專利摘要本實(shí)用新型一種基于溶液除濕的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻裝置，其余熱回收裝置的燃?xì)廨敵龆伺c煙氣熱水換熱器熱燃?xì)廨斎攵诉B接；煙氣熱水換熱器的水輸出、入端與溶液熱水換熱器的水輸入、出端連接；溶液熱水換熱器的溶液輸入、出端與稀溶液泵的輸出、入端連接；溶液再生器的溶液輸出端與濃溶液泵的輸入端連接；濃溶液泵的輸出端與溶液除濕器的濃溶液輸入端連接；溶液除濕器的稀溶液輸出端與稀溶液泵的輸出端連接；溶液除濕器的一輸出端與冷卻溶液泵的輸入端連接；水蒸發(fā)冷卻器的空氣輸出端與水滴過濾器的輸入端連接；水滴過濾器的輸出端與壓氣機(jī)輸入端連接；壓氣機(jī)輸出端與燃燒室空氣輸入端連接。
文檔編號(hào)F02C7/141GK201714491SQ20102023457
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者張士杰, 王波, 肖云漢 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所